SAMD9：细胞内双链核酸的关键 “瞭望者”，开启抗病毒免疫新征程

在细胞的微观世界里，宿主先天免疫对抵御微生物病原体至关重要，然而能同时识别胞质双链 DNA（dsDNA）和双链 RNA（dsRNA）的传感器却鲜见报道。为此，研究人员围绕 SAMD9 展开研究。结果发现，SAMD9 可结合 dsDNA 和 dsRNA，激活干扰素（IFN）信号，限制病毒感染。这一发现为理解病毒 - 宿主相互作用提供新视角。

　　在生命的微观战场中，细胞无时无刻不在抵御着外来病原体的入侵。宿主先天免疫作为防御的第一道防线，依赖模式识别受体（PRRs）识别病原体相关分子模式（PAMPs）来启动免疫反应。其中，胞质中的双链 DNA 和双链 RNA 是重要的病原体分子，但目前已知的能同时识别它们的传感器极为稀少。这就好比在战场上，缺少能同时发现两类重要敌人的侦察兵，使得免疫系统在应对某些病原体时，可能会出现防御漏洞。为了填补这一空白，来自华盛顿大学医学院等多个机构的研究人员开展了深入研究。
研究人员聚焦于 SAMD9（Sterile Alpha Motif Domain - containing 9），它是一种 IFN 刺激基因（ISG）编码的蛋白。研究发现，SAMD9 能够直接结合合成或病毒来源的 dsDNA 和 dsRNA。当 SAMD9 过表达时，会诱导 I 型和 III 型 IFN、多种经典 ISGs 以及促炎细胞因子的产生；而内源性 SAMD9 缺失则会损害细胞对胞质 dsDNA 和 dsRNA 刺激的 IFN 反应，增强致病性 dsDNA 和 dsRNA 病毒的感染性。在动物实验中，缺乏 Samd9l（人类 SAMD9 的同源物）的小鼠在感染轮状病毒（Rotavirus）和呼肠孤病毒（Reovirus）后，病毒载量增加，临床表现更为严重。此外，研究还发现轮状病毒编码的非结构蛋白 1（NSP1）能够靶向 SAMD9，使其通过蛋白酶体降解，从而逃避宿主的免疫防御。
这项研究成果发表在《Nature Communications》上，意义重大。它首次明确了 SAMD9 作为一种能够同时识别胞质 dsDNA 和 dsRNA 的模式识别受体，为深入理解病毒 - 宿主之间的相互作用机制提供了新的视角，也为开发针对病毒感染的新型治疗策略提供了潜在的靶点。
研究人员在研究过程中运用了多种关键技术方法。在细胞模型构建方面，利用 CRISPR/Cas9 技术构建了多种基因敲除细胞系，如 SAMD9^KO、RIG - I^KO等，用于研究基因功能。通过 RNA 测序技术分析 SAMD9 过表达或敲除后细胞的基因表达变化。免疫沉淀技术则用于检测蛋白质之间的相互作用，如 SAMD9 与 dsDNA、NSP1 与 SAMD9 的结合情况。
下面来详细看看研究结果：

• SAMD9 表达激活 IFN 信号：通过生化亲和筛选发现 SAMD9 是潜在的能结合 dsDNA 和 dsRNA 的蛋白。RNA 测序表明，SAMD9 过表达可强烈诱导 I 型和 III 型 IFN、多种 ISGs 以及促炎细胞因子的表达。进一步研究发现，SAMD9 激活的信号依赖于 MAVS - TBK1 - IRF3 轴，而非 STING 途径。
• 内源性 SAMD9 介导胞质 dsDNA 和 dsRNA 诱导的 IFN 产生：构建多种基因敲除细胞系，包括 SAMD9^KO、RIG - I^KO、MDA5^KO等，发现 SAMD9 缺失会显著降低细胞对聚脱氧腺苷酸 - 脱氧胸苷酸（poly (dA:dT)）和聚肌苷酸 - 聚胞苷酸（poly (I:C)）刺激的 IFN 诱导水平，且这种现象在多种细胞类型和原代细胞中均存在，表明 SAMD9 在介导 IFN 产生中起重要作用。
• SAMD9 结合 dsDNA 和 dsRNA：纯化重组全长人 SAMD9 蛋白进行电泳迁移率变动分析（EMSA），发现 SAMD9 能与不同长度的 dsDNA 和 dsRNA 结合，且结合具有长度依赖性和序列独立性。此外，SAMD9 在结合配体后会发生寡聚化。
• OB 折叠结构域对 SAMD9 寡聚化和 IFN 诱导至关重要：构建缺失 OB 折叠结构域（ΔOB）的 SAMD9 突变体，发现其无法恢复 SAMD9^KO细胞对 poly (dA:dT) 或 poly (I:C) 刺激的 IFN 诱导，且 ΔOB 突变体不能寡聚化，表明 OB 折叠结构域对 SAMD9 的功能至关重要。
• SAMD9 限制在细胞质中复制的 dsDNA 和 dsRNA 病毒感染：SAMD9 能与轮状病毒的 dsRNA 基因组结合，且在病毒感染时，SAMD9 会发生寡聚化并激活 IFN 信号。研究多种病毒感染发现，SAMD9 缺失会增强某些 dsRNA 和 dsDNA 病毒的复制，而对单链 RNA 病毒及在细胞核中复制的 dsDNA 病毒无影响。
• SAMD9 诱导的 IFN 反应在不同物种间保守：克隆不同脊椎动物物种的 SAMD9 和 SAMD9L 同源物，发现它们在人细胞中均能诱导 IFN 信号，且 OB 折叠结构域在其中起重要作用。
• 小鼠 Samd9l 在体内限制 dsRNA 病毒感染：构建 Samd9l^-/-小鼠模型，发现其在感染轮状病毒和呼肠孤病毒后，病毒载量增加，病理表现更为严重，表明 Samd9l 在体内抗病毒防御中发挥重要作用。
• 轮状病毒编码的 NSP1 是 SAMD9 的病毒拮抗剂：系统研究轮状病毒蛋白对 SAMD9 表达的影响，发现 NSP1 可显著降低 SAMD9 蛋白水平，且 NSP1 通过与 SAMD9 的 388 - 857 aa 区域结合，经 NEDD8 激活酶途径介导 SAMD9 降解，不同轮状病毒株的 NSP1 对不同物种的 SAMD9 或 SAMD9L 有不同的靶向作用。
  研究结论表明，SAMD9 满足模式识别受体的标准，是细胞内 dsDNA 和 dsRNA 的重要传感器。讨论部分指出，SAMD9 的抗病毒机制可能是直接结合病毒基因组或复制中间体激活 IFN 反应，而 NSP1 是一种新型病毒拮抗剂，其作用机制与痘苗病毒编码的因子不同。此外，SAMD9 激活 IFN 的精确机制尚待进一步研究，未来可关注其与微管的相互作用以及对其他病原体和配体的识别作用。这项研究为病毒 - 宿主相互作用的研究开辟了新方向，为抗病毒治疗提供了潜在的新靶点和理论依据 。